У сфері робототехніки шасі є наріжним каменем, що визначає його мобільність і адаптивність до навколишнього середовища. Добре-сконструйоване шасі не лише справляється зі складним рельєфом, але також є необхідною умовою для точного керування та розширених застосувань.
Взявши як приклад гусеничне шасі, відмінна конструкція гусеничного шасі повинна відповідати трьом основним принципам: адаптованість до місцевості, стабільність руху та широкі можливості розширення. Ці три елементи взаємопов’язані і разом складають загальну продуктивність шасі.
Кілька гусеничних шасі з системами підвіски, випущених компанією Huaner, були добре-прийняті студентами, інженерами та ентузіастами робототехніки завдяки їхній чудовій продуктивності. Сьогодні ми візьмемо гусеничне шасі Huaner Raptor як приклад, щоб глибоко проаналізувати ключові моменти конструкції чудового гусеничного шасі як з академічної, так і з інженерної точки зору.
Високо-еластична система підвіски на торсійних пружинах Коли шасі стикається з підвіскою коліс або нерівним тиском на ґрунт, воно втрачає зчеплення та стабільність. Інновація Raptor полягає в його запатентованій конструкції--системі підвіски з торсійною пружиною високої еластичності. Основою цієї системи є торсіонна пружина-механізм поворотного важеля на основі високо-вуглецевої сталі. Коли опорне колесо натрапляє на перешкоду і піднімається, поворотний важіль змушує торсіонну пружину пружно деформуватися. Цей процес має три основні переваги:
Пасивна адаптація: система пасивно гарантує, що всі опорні колеса контактують із землею якомога одночасно, збільшуючи площу контакту та покращуючи стабільність, без потреби в датчиках чи контролерах.
Зберігання та вивільнення енергії: торсіонна пружина поглинає енергію удару при стисненні та плавно відскакує при відпусканні, ефективно поглинаючи та буферизуючи удари від землі та захищаючи точні датчики, встановлені нагорі, такі як LiDAR, камери глибини та головний контролер.
Підтримка зчеплення: на пересіченій місцевості утримання кількох коліс у постійному контакті з землею означає, що потужність може безперервно та ефективно впливати на землю, запобігаючи ковзанню та втраті потужності через підвіску.
Ця конструкція перетворює шасі Raptor з жорсткої конструкції на гнучку систему, яка може «відчути» та «пристосуватися» до рельєфу місцевості, значно розширюючи його прохідність на нерівній дорозі.
Диференціальна робота та точне керування: Raptor використовує класичну структуру диференціального приводу. Дві гусениці приводяться в рух незалежними високо-двигунами кодера, утворюючи замкнуту-систему керування. Контролер може знати точну швидкість і кут двигуна в реальному часі, таким чином компенсуючи ненормальні ситуації, такі як прослизання. Рух вперед, назад і поворот до будь-якого радіусу досягаються шляхом контролю різниці швидкостей між двома гусеницями.
Щоб запобігти ковзанню, Raptor використовує анти{0}}нейлонові гусениці із зубчастою конструкцією, яка ефективно зчеплюється з землею, забезпечуючи краще зчеплення. Зчеплена конструкція ведучих коліс і гусениць шасі забезпечує ефективну передачу потужності та запобігає сходженню з рейок. Опорні колеса-типу підшипників значно зменшують опір ходу, забезпечуючи плавну передачу сили на землю.
Розширення можливостей розширених програм
Чудове шасі — це не лише мобільна платформа, а й платформа для датчиків та інтелекту. Дизайн Raptor повністю враховує це.
Він може носити додаткові аксесуари, такі як LiDAR, камери глибини та роботизовані руки. Його стабільність і стійкість до ударів забезпечують-високоякісну основу для збору даних для LiDAR і камер глибини, що є необхідною умовою для високо-точного картографування та динамічного уникнення перешкод. Точна інформація одометра, що надається високо-точними кодерами та міцним шасі, дозволяє транспортному засобу зменшувати накопичені помилки та досягати замкнутого-виявлення циклу в картографуванні та навігації SLAM.
Оскільки Raptor досягає гарного балансу між стабільністю, точністю та адаптивністю, він широко використовується в роботах Huaner, таких як гусеничний робот MentorPi-T1 і гібридний робот LanderPi-T1, забезпечуючи надійну та потужну мобільну платформу для навчання ROS2, розробки додатків штучного інтелекту та дослідження високого-рівня втіленого інтелекту.
Підсумовуючи, розробка хорошого гусеничного шасі – це проект системної інженерії, набагато більше, ніж просто складання деталей. Він вимагає не лише точного керування диференціалом і проти-пробуксовки, високо-жорстких компонентів трансмісії, а й системи підвіски, щоб справлятися зі складним рельєфом, і глибокої інтеграції з датчиками-вищого рівня та інтелектуальними алгоритмами, щоб розкрити весь потенціал.
